通过动态铣削实现缩短加工节拍和延长刀具寿命

动态铣削不仅可将铣削周期缩短40%至70%，而且在改善工件表面粗糙度的同时，刀具寿命通常可翻倍或达到三倍。此外，铣削策略还提高了材料去除率(MRR) 并有助于控制热量生成。所有这些都能确保工艺安全，尤其是在无人化操作时。

尽管动态铣削已存在相当长一段时间，但许多车间仍然忽视这种高效金属切削策略，要么是因为他们不知道如何实施，要么是不了解其工作原理。相反，这些车间倾向于尽可能快地运行机床，而其他车间则坚持过时的速度和进给参数，无法产生最佳结果。

动态铣削与传统粗加工

在传统粗加工中，目标是一次尽可能多地去除材料，并实现真正的粗加工优化，车间必须选择其机床和软件在每个铣削路径中都能维持的速度和进给量。这些车间使用4或5刃立铣刀和标准槽铣程序时，将使用啮合量50%至100%的刀具，但不幸的是，在这种做法下，当刀具进入拐角时会出现问题。由于未相应调整刀具步距，因此刀具基本上啮合过度，从而导致刀具颤振。这种振动反过来又会转移到零件表面，导致刀具过早磨损以及需要大量二次加工的不良表面粗糙度。

另一方面, 动态铣削依赖于与刀具保持恒定的啮合角 (AOE) 或接触弧 (AOC) 。立铣刀的 AOC 与工件的变化会影响刀具、工件本身和机床。为了延长刀具寿命和生产更好的零件，动态铣削可确保立铣刀和工件之间的AOC一致性以及可持续的速度和进给。

动态铣削策略

该策略使用整体硬质合金多刃立铣刀，其切削路径计划涉及大切削深度 (通常是整个排屑槽长度) 和较浅的径向步进，同时保持恒定的AOC。更大的AOC增加了刀具和机床上的负荷, 并产生了更多的摩擦和热量, 从而影响了刀具寿命和表面粗糙度。

动态铣削的理想场合

动态铣削非常适合在2D棱柱型零件上加工外部轮廓和型腔，例如通常用于航空航天制造和通用工程领域的零件。它也适用于允许在3至4xD时使用刀具的整个排屑槽长度的其他零件特征，在某些情况下，轴向啮合为5xD。凭借其浅步进和高切削深度，动态铣削使加工零件的速度提高了三到四倍，同时显著减少了刀具磨损，从而延长了刀具寿命。

然而, 它的浅步进阻碍了对复杂的三维轮廓和表面特征使用动态铣削。理论上，使用动态铣削，这些类型的零件可能仍会更快地完成粗加工，但车间必须考虑下游的影响。该策略将产生三维曲面，大切削深度会留下大台阶，因此即使它比使用另一种铣削策略快得多，也需要额外的半精加工行程才能实现近净形状。

您能否在提高材料去除率的同时延长刀具寿命，最大限度地减少刀具磨损并保持加工安全性？

查找动态铣削的免费指南

动态铣削成功的基本要素

动态铣削的所有变量 — 机床、CAM软件、刀具和刀柄 — 对加工的成功和刀具性能都有影响。在机床方面，动态铣削需要高的加速/减速能力。它们还必须具有先进的前瞻性 (几千行指令) 功能，光栅尺和良好的整体刚度控制装置，以适应动态铣削中相对复杂的刀具路径。

在某些情况下, 在P2钢中, 进给速度可达8,300 mm/min (325ipm)。为了适应这些速度, 机床需要更新的直线驱动技术, 对于某些应用, 完全同步的五轴运动也是一个优点。此外，由于减少了刀具步进，机床必须具有高扭矩和高转速能力。在动态铣削中, 机床主轴以10,000或15,000 rpm的转速运转并不罕见, 具体取决于零件材料, 并以700或800 ipm的进给速率运转。此外, 机床主轴必须能够承受较重的径向侧压, 因此通常推荐采用锥面连接或HSK型主轴的DIN (等效CAT) 主轴。

动态铣削策略

为动态铣削加工刀具时，车间必须仔细考虑刀具直径和刃数。使用的典型刀具直径为12mm至20mm (0.250"至0.750")。一个很好的经验法则是刀具直径应体现为切削长度/切削深度的三分之一或四分之一，并且刀具必须配备分屑槽以实现良好的切屑形成，尤其是在加工闭合型腔时。

刀具设计依赖于槽型、材料和涂层的组合。为了延长刀具寿命和提高刀具性能，现代切削刀具使用物理气相沉积(PVD)涂层通过升华工艺应用，在升华过程中材料直接从固体转为气体，无需液化。这些涂层通常由钛和氮与铝，硅或硅等其他元素的组合组成。

切削刀具刃数是许多车间难以解决的问题。他们需要意识到的是，在动态铣削中，步进的百分比必须根据立铣刀的刃数量进行调整。刃数越多, 步进百分比越低, 主要是因为容屑空间。

动态铣削产生大量长薄切屑，刀具的排屑槽越多，排屑槽就越小/越窄。在型腔中使用该策略进一步提高了对高效排屑的需求。正是出于这个原因，山高开发了专为动态加工而设计的分屑器。这些分屑器可用于动态粗加工和精加工。

例如，在直径为10mm且槽长为40mm的刀具上 (英制直径为3/8"，槽长为1½") ，山高在每个槽上提供了三个特殊的分屑槽 - 带径向后角和轴向后角，但这些槽绝不会相互对齐或重叠。由此产生的较短切屑不会积聚在刀槽中，而是更容易通过机床的吹气装置和标准切屑输送机进行排空。

常常有人说, 最好的刀具可能会被最坏的程序破坏, 因此正确的CAM软件对于动态铣削至关重要。幸运的是, 当前的CAM软件通常包含用于此类铣削策略的动态软件包, 以处理程序生成和在复杂的主轴/切削路径上移动所需的大量代码。

当前的软件策略依赖于两种动态铣削刀具路径的基本方法。一个是把恒定的进给速率和AOC应用于凹面或凸面零件特征，并通过不同的步进实现最大金属切除速率。第二种方法改变进给速度和AOC，但保持恒定的步进以产生一致的切屑厚度。在这种方法中, 刀具的AOC可以达到80度到140度, 具体取决于CAM软件。这种高啮合角度形成了动态铣削方法的相反效果。

在加工中，CAM软件包可监控刀具啮合情况，并在指定切削宽度导致AOC高于直线切削的拐角或区域降低进给速度。为了实现这一目标，CAM软件供应商开发了精确的路径算法，这些算法可以实时控制刀具啮合，从而对简单和复杂的轮廓进行高效、可靠的加工。

动态铣削策略

包括动态铣削在内的加工策略最常被忽视的方面是刀具夹持。一般而言，对于整体铣刀，刀柄应提供良好的可传递扭矩和小于10微米(英寸0.0004英寸)的跳动。任何高于该值的水平都将刀具寿命缩短一半。

低跳动量之所以重要是因为动态铣削的高速和进给量往往会放大任何跳动量。此外，动态铣削的作用力可能导致刀具从刀柄中拉出，尤其是在使用更大直径的刀具时。有鉴于此，任何直径为12mm (英寸½英寸)及以上的刀具都应在具有高传递扭矩的铣刀夹头或刀柄中运行。此外，较大刀柄的质量将有助于抑制振动。小于12mm (英寸½英寸)，普通刀柄如热缩刀柄是可接受的。不要忽视高精度弹簧夹头，它具有通用性，具有最小的跳动量和出色的可传递扭矩。

总结

动态铣削可为适用的零件和特征提供高效的结果。该策略可以显著改善零件加工节拍、表面粗糙度、刀具寿命和机床使用情况。花时间了解动态铣削的车间可以提高生产率、效率和盈利能力，从而使这些零件成为此策略的理想候选产品。

为了获得最佳结果，车间应利用切削刀具供应商的专业知识，对其处理单个工作的方法进行微调。车间不必独自走动态铣削之路，山高在每一步都为您提供支持。虽然这种策略和其他策略可能令人生畏，但山高及其应用工程师使学习曲线更小，实施更顺畅。

HOME